La composizione chimica del latte

La composizione chimica del latte

La composizione chimica del latte

Nei vari testi reperibili riguardo la montatura del latte, ci si sofferma spesso sulle modificazioni fisiche che questa pratica comporta e poco si dice sulla composizione chimica del latte e le modificazioni che subiscono i vari componenti, questo da spesso adito alla creazione di leggende metropolitane che poco hanno a che vedere con la realtà.

Prima di scoprire che modificazioni chimiche avvengono nel latte durante la montatura, è necessario conoscere le principali sostanze presenti al suo interno.

Il latte è un liquido bianco che viene secreto dalle ghiandole mammarie dei mammiferi. Dal punto di vista chimico è un’emulsione ossia una miscela stabile di sostanze che normalmente non si mescolano tra di loro, ma che sono tenute insieme grazie alla presenza di una sostanza detta tensioattivo.

Nel latte i tensioattivi sono le proteine che stabilizzano i carboidrati e i grassi nell’acqua. Il colore bianco del liquido è dovuto all’indice di rifrazione dei grassi dispersi nell’acqua.

La composizione del latte può variare a seconda del mammifero da cui viene prodotto e dai trattamenti successivi alla mungitura, ma l’acqua in tutti i casi è sempre la componente principale. Il latte usato nei bar è latte da vacca costituito generalmente da: 87,7% acqua, 4,9% carboidrati, 3,4% lipidi (per il latte intero), 3,3% proteine e 0,7% minerali, tra cui il calcio (1).

La composizione del latte: i lipidi

Prima di iniziare dobbiamo capire qualche termine in “chimichese”: potrebbe sembrare complicato, ma è essenziale avere una minima base per arrivare poi a capire i principali cambiamenti che avvengono nel latte durante la montatura.

Ecco una legenda che ci aiuterà a capire meglio i concetti esposti, da leggere e da rivedere quando si incontra nel testo il nome di una sostanza non conosciuta.

Acidi grassi: Le molecole degli acidi grassi sono componenti strutturali dei grassi, appartenenti a loro volta alla categoria dei lipidi. Sono formati da lunghe catene di carbonio e idrogeno con un gruppo carbossilico (simbolo -COOH) che dà la caratteristica di “acido”.

Acidi grassi saturi e insaturi: Gli acidi grassi possono essere “saturi” quando gli atomi di carbonio della catena sono legati tra loro solo da singoli legami e “insaturi” quando invece nella catena sono presenti un doppio legame (acidi grassi monoinsaturi) o più doppi legami (acidi grassi polinsaturi) a collegare tra loro gli atomi di carbonio.

 

Struttura di un acido grasso saturo

 

Struttura di un acido grasso monoinsaturo

 

Struttura di un acido grasso polinsaturo

Glicerolo: Noto come vedremo successivamente per essere un componente dei gliceridi, è un alcool che si presenta viscoso, inodore e dolciastro. Da ricordare che nella sua struttura sono presenti tre gruppi -OH (Gruppo ossidrilico).

 

Struttura del glicerolo

Gliceridi: Nei gliceridi, il gruppo -OH del glicerolo ha reagito con un acido grasso, a formare appunto un gliceride. Come abbiamo detto il glicerolo possiede tre gruppi ossidrilici, se solo uno di essi reagisce con un acido grasso si parla di monogliceridi, se due gruppi reagiscono ognuno con un acido grasso si parla di digliceridi, se tutti e tre i gruppi reagiscono con un diverso acido grasso si parla di trigliceridi.

 

Formazione di un trigliceride

Fosfolipidi: I fosfolipidi sono dei lipidi complessi nei quali una o più molecole di acidi grassi sono legate a un gruppo fosforico e una base azotata.

 

Struttura di un fosfolipide (in questo caso della fosfatidilcolina con acido oleico e acido stearico)

Steroli: trattasi di composti chimici policiclici, cioè formati da più anelli di carbonio attaccati tra loro e presentano una funzione alcolica sul primo anello e una ramificazione sull’ultimo. Sono i precursori degli steroidi e appartengono alla famiglia dei lipidi.

 

Struttura generale di uno sterolo

I lipidi, chiamati anche grassi, sono la principale fonte energetica contenuta nel latte e generalmente si ritrovano sotto forma di globuli. I più abbondanti nel latte sono i trigliceridi (figura 1), ossia molecole composte da acidi grassi (saturi e insaturi) e glicerolo.

Nel latte sono stati identificati oltre 400 acidi grassi, ma soltanto 20 superano il 90% nella composizione totale. Abbondanti sono gli acidi grassi saturi con dai 4 agli 8 atomi di carbonio, monoinsaturi e polinsaturi con 18 atomi di carbonio. Altri sono stati trovati in concentrazioni molto più basse ma contribuiscono in maniera significativa all’aroma del latte.

 

Struttura generale di un trigliceride

Approssimativamente il latte contiene il 65% di grassi saturi, il 30% di monoinsaturi e il 5% di polinsaturi (2).

E’ noto che gli acidi grassi saturi sono spesso associati a colesterolo alto e problemi cardiovascolari; comunque quelli costituiti tra i 4 e gli 8 atomi di carbonio vengono metabolizzati diversamente da altri con un maggior contenuto in carbonio e non costituiscono in alcun modo un pericolo per la nostra salute.

Invece l’acido oleico (figura 2) e linoleico, entrambi insaturi e presenti nel latte, hanno un effetto benefico sull’organismo. I trigliceridi del latte sono sotto forma di globuli, circondati da proteine e da membrane di fosfolipidi che li stabilizzano nella fase acquosa del latte (3).

Oltre ai trigliceridi, la componente lipidica nel latte è costituita anche da gliceridi, fosfolipidi, in particolare da fosfatidilcolina (figura 3) e fosfatidiletanolammina, e steroli. Queste componenti, seppur presenti in concentrazione minore rispetto ai trigliceridi, giocano un ruolo fondamentale nel latte in quanto contribuiscono alla stabilizzazione dell’emulsione (4).

La composizione chimica del latte: I carboidrati

Anche in questo caso, prima di iniziare ecco una piccola legenda:

Monosaccaridi, disaccaridi e polisaccaridi: Sono tutti zuccheri, i più semplici sono i monosaccaridi. Quando due monosaccaridi sono uniti tra loro possiamo avere i disaccaridi, quando invece sono uniti tra loro da due a dieci monosaccaridi si parla di oligosaccaridi, quando più di dieci monosaccaridi sono uniti tra loro a formare una sostanza si parla di polisaccaridi.

Lattosio: Lo zucchero del latte è un disaccaride formato a sua volta da due zuccheri più semplici (monosaccaridi) legati tra loro, il glucosio e il galattosio.

Nel latte di vacca è presenta una componente di carboidrati che può variare tra il 3 e il 5% circa, costituita in maniera predominante da lattosio e da tracce di mono e oligosaccaridi. Il lattosio (figura 4) è un disaccaride, ossia un carboidrato costituito da 2 zuccheri semplici (glucosio e galattosio).

 

Lattosio

Il lattosio disciolto nel latte è stato trovato in due forme chiamate α e β che possiedono le stesse proprietà nutrizionali. Le due forme possono convertirsi l’una nell’altra e questo equilibrio è fortemente influenzato dalla temperatura. A temperatura ambiente (circa 20°C) si ha una predominanza della forma β (63%), mentre a temperature superiori ai 90°C prevale la forma α (5).

La composizione del latte: Le proteine

Per finire parliamo delle fondamentali proteine, una nuova legenda ci può aiutare a capire meglio l’argomento da scoprire.

Amminoacidi: Gli aminoacidi (o amminoacidi) sono l’unità strutturale fondamentale delle proteine. Per semplicità possiamo immaginarli come piccoli mattoncini uniti tra loro da un collante (legame peptidico) a formare una lunga sequenza chiamata proteina.

Proteine: Sono macromolecole formate da lunghe catene di aminoacidi, legati tra loro dal legame peptidico. Il contenuto totale di proteine nel latte si aggira intorno al 3,3%. Le proteine del latte contengono tutti e 9 gli amminoacidi essenziali, importanti per l’alimentazione dell’uomo.

Il 60% degli amminoacidi che vengono utilizzati per la formazione delle proteine proviene dall’alimentazione dell’animale e la loro composizione può variare non solo dalla dieta ma anche dalla genetica dello stesso essere.

Le proteine del latte possono diversi in due grandi categorie: caseine e sieroproteine.

Le caseine sono proteine che contengono fosforo e precipitano dal latte quando questo raggiunge un valore di pH intorno a 4,6.

Viceversa, le sieroproteine non contengono fosforo e restano in soluzione anche a pH 4,6. Nel latte di vacca si stima che l’82% delle proteine siano caseine mentre la parte restante siano sieroproteine (6).

Le caseine possono essere di diverso tipo (α-s1, α-s2, β e k) e ognuna di esse ha una sua composizione amminoacidica e diverse proprietà.

Le caseine si trovano nel latte sotto forma di strutture sferiche chiamate micelle e grazie alla loro alta concentrazione di fosforo, riescono a catturare al loro interno minerali quali calcio e magnesio.

La loro presenza permette al latte di avere una maggior concentrazione in calcio rispetto a quanto avverrebbe se il calcio fosse semplicemente sciolto nella fase acquosa del latte in loro assenza. Questo rende il latte un’ottima fonte di calcio per i suoi consumatori.

Le caseine k sono delle glicoproteine, ossia una proteina con all’interno anche una porzione di carboidrati, localizzate vicino la superficie delle micelle (7).

Le sieroproteine sono separabili dalle caseine quando si coagula il latte, sono di elevatissimo valore nutrizionale e biologico ma sono molto sensibili alla temperatura.

E’ una famiglia costituita per il 50% da β-lattoglobulina, 20% da α-lattoalbumina, e la restante parte da immunoglobuline, lattoferrina, transferrina e in quantità minore da enzimi.

Come per le caseine, anche queste proteine variano a seconda della loro composizione amminoacidica, ma non contengono fosforo. Al contrario contengono amminoacidi ricchi in zolfo che permette alle diverse catene proteiche di unirsi con legami disolfuro (cioè legami tra due atomi di zolfo), formando così delle forme sferiche compatte.

Questi legami possono essere rotti portando così alla denaturazione della proteina. Il ruolo delle sieroproteine all’interno del latte non è stato ancora del tutto chiarito.

La β-lattoglobulina si pensa svolga la funzione di trasportare la vitamina A, mentre l’α-lattoalbumina gioca un ruolo nella sintesi del lattosio. Lattoferrina e transferrina invece giocano un ruolo importante nell’assorbimento del ferro (8).

Le vitamine e i minerali

Per quanto riguarda le vitamine invece, il latte contiene tutta una serie di vitamine (tutte quelle del gruppo B, C, A e D) ma il loro basso contenuto fanno sì che il latte non possa esserne una fonte.

Diverso invece è il discorso sui minerali. Il latte infatti è considerato una buona fonte di calcio e magnesio, minerali che come detto si ritrovano nella fase acquosa grazie a legami con le caseine (9).

BIBLIOGRAFIA:

1- T. O. Oftedal, S. J. Iverson, Comparative Analysis of Nonhumans Milk A. Phylogenetic Variation in the Gross Composition of Milks, Handbook of Milk Composition, Volume A, Food Science and Technology, 1995, 749-789; T. Huppertz, V. K. Kelly, A. Y. Tamime, Constituents and Properties of Milk from different species, Blackwell Publishing, 2006, 1-42.
2- R. G. Jensen, The Composition of Bovine Milk Lipids, J. Dairy Sci., 2002, 85, 295-350; G. Hillbrick, M. A. Augustin, Milk Fat Characteristics and Functionality: Opportunities for Improvement, Aus. J. Dairy Technol., 2002, 57, 45-51.
3- C. Leray, Lipids and Health, Nutrition-Health, 2020, 27.
4- J. Bitman, D. I. Wood, Changes in Milk Fat Phospholipids during Lactation, J. Dairy Sci., 1990, 73, 1208-1216; M. Smoczynski, Role of Phospholipid Flux during Milk Secretion in the Mammary Gland, J. Mammary Gland Biol Neoplasia, 2017, 22, 117-129.
5- G. Haase, T. A. Nickerson, Kinetic Reactions of Alpha and Beta Lactose, J. Dairy Sci., 1966, 49, 127-132.
6- H. H. D. Meyer, K. Gellrich, S. Wiedemann, Composition of Major Proteins in Cow Milk differing in mean Protein Concentration, Czech J. Anim. Sci., 2014, 3, 97-106; G. Bobe, G. L. Lindberg, A. E. Freeman, D. C. Beitz, Composition of Milk Protein and Milk Fatty Acids is Stable for Cows Differing in Genetic Merit for Milk Production, J. Dairy Sci., 2007, 90, 3955-3960; J. J. Murphy, F. O’Mara, Nutritional manipulation of milk protein concentration and its impact on the dairy industry., Livest Prod Sci, 1991, 35, 117–134; J. B. Coulon, B. Remond, Variations in milk output and milk protein content in response the level of energy supply to the dairy cows: a review, Livest Prod Sci, 1991, 29, 31–47.
7- M. Corredig, P. K. Nair, Y. Li, H. Eshpari, Z. Zhao, Understanding the Behavior of Casein in Milk Concentrates, J. Dairy Sci., 2019, 102, 4772-4782.
8- L. Sawyer, β-Lactoglobulin, Advanced Dairy Chemistry I (3rd edn), ed. by Fox PF and P. McSweeney P. Kluwer, Amsterdam, 2003, 319–386; I. Grunnet, J. Knudsen, Medium-chain fatty acid synthesis by goat mammary-gland fatty acid synthetase, Biochem J, 1983, 209, 215–222; L. M. Sordillo, K. L. Streicher, Mammary gland immunity and mastitis susceptibility. J Mammary Gland Biol, 2002, 7, 135-146.
9- S. Zamberlin, N. Antunac, J. Havranek, D. Samarzija, Mineral elements in milk and dairy products, Mljekarstvo, 2012, 62, 111-125.

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Juri Donvito
Barista e divulgatore | Website | + posts

Divulgatore, trainer e barista ma prima di tutto appassionato di caffetteria. Credo che l'approccio scientifico per dare risposte alle curiosità del barista sia la base della creazione di una figura professionale.

Salvatore Impemba
Chimico sperimentale | + posts

Sono un chimico sperimentale con approccio verso la chimica sostenibile e l'utilizzo di fonti rinnovabili per la sintesi di materie plastiche biodegradabili. Nutro grande interesse verso una corretta divulgazione scientifica con argomenti concentrati in particolare sulla chimica tossicologica-forense.